Galaxy-fusioner kan begrænse stjernedannelsen

Astronomer har kigget ni milliarder år ind i fortiden for at finde beviser for, at galaksesammenlægninger i det tidlige univers kunne lukke stjernedannelsen og påvirke galaksernes vækst.

Ny forskning ledet af Durham University, Storbritannien, den franske kommission for alternative energier og atomenergi (CEA)-Saclay og University of Paris-Saclay, viser, at en enorm mængde stjernedannende gas blev kastet ud i det intergalaktiske medium ved sammenkomsten af ​​to galakser.

Forskerne siger, at denne begivenhed, sammen med en stor mængde stjernedannelse i galaksens nukleare områder, ville i sidste ende fratage den fusionerede galakse - kaldet ID2299 - brændstof til nye stjerner. Dette ville stoppe stjernedannelsen i flere hundrede millioner år, effektivt standse galaksens udvikling.

Astronomer observerer mange massive, døde galakser, der indeholder meget gamle stjerner i det nærliggende univers og ved ikke præcis, hvordan disse galakser er blevet dannet.

Simuleringer tyder på, at vind, der genereres af aktive sorte huller, når de føder, eller dem skabt af intens stjernedannelse, er ansvarlige for sådanne dødsfald ved at uddrive gassen fra galakser.

Nu tilbyder den Durham-ledede undersøgelse galaksefusioner som en anden måde at lukke ned for stjernedannelse og ændre galaksevækst.

Observationstræk ved vinde og "tidevandshaler" forårsaget af gravitationsinteraktionen mellem galakser i sådanne fusioner kan være meget ens, så forskerne foreslår, at nogle tidligere resultater, hvor galaktiske vinde er blevet set som årsagen til at stoppe stjernedannelsen, måske skal revurderes.

Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Natur astronomi .

Hovedforfatter Dr. Annagrazia Puglisi, i Durham University's Center for Extragalactic Astronomy, sagde:"Vi ved endnu ikke, hvad de nøjagtige processer ligger bag afbrydelsen af ​​stjernedannelse i massive galakser.

"Feedback-drevne vinde fra stjernedannelse eller aktive sorte huller menes at være hovedansvarlige for at uddrive gassen og slukke væksten af ​​massive galakser.

"Vores forskning giver overbevisende beviser på, at den gas, der bliver slynget ud fra ID2299, sandsynligvis er blevet udstødt af tidevand på grund af fusionen mellem to gasrige spiralgalakser. Gravitationsinteraktionen mellem to galakser kan således give tilstrækkelig vinkelmomentum til at sparke en del af gassen ud. ind i galaksens omgivelser.

"Dette tyder på, at fusioner også er i stand til at ændre den fremtidige udvikling af en galakse ved at begrænse dens evne til at danne stjerner over millioner af år og fortjener mere undersøgelse, når man tænker på de faktorer, der begrænser galaksens vækst."

På grund af den tid, det tager lyset fra ID2299 at nå Jorden, var forskerne i stand til at se galaksen, som den ville have set ud for ni milliarder år siden, da den var i de sene stadier af sin fusion.

Dette er en tid, hvor universet kun var 4,5 milliarder år gammelt og var i sit mest aktive, "ung voksen" fase sammenlignet med et menneskeliv.

Ved at bruge det europæiske sydobservatoriums Atacama Large Millimeter Array (ALMA) teleskop, i det nordlige Chile, forskerne så, at den skød omkring halvdelen af ​​sit samlede gasreservoir ud i galakseomgivelserne.

Forskere var i stand til at udelukke stjernedannelse og galaksens aktive sorte hul som årsagen til denne udstødning ved at sammenligne deres målinger med tidligere undersøgelser og simuleringer og ved at måle de fysiske egenskaber af den undslupne gas.

Hastigheden, hvormed gassen udstødes fra ID2299, er for høj til at være forårsaget af energien skabt af et sort hul eller stjerneudbrud som set i tidligere undersøgelser, mens simuleringer tyder på, at ingen sorte huller kan sparke så meget kold gas ud fra en galakse.

Excitationen af ​​den undslupne gas er heller ikke forenelig med en vind genereret af et sort hul eller fødslen af ​​nye stjerner.

Medforfatter Dr. Emanuele Daddi, fra CEA-Saclay sagde:"Denne galakse er vidne til en virkelig ekstrem begivenhed.

"Den er sandsynligvis fanget i en vigtig fysisk fase for galakseudviklingen, som finder sted inden for et relativt kort tidsvindue. Vi var nødt til at se på over 100 galakser med ALMA for at finde det."

Medforfatter Dr. Jeremy Fensch, af Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, tilføjede:"At studere dette enkelt tilfælde afslørede muligheden for, at denne type begivenhed måske slet ikke er usædvanlig, og at mange galakser led af denne 'gravitationsgasfjernelse', herunder fejlfortolkede tidligere observationer.

"Dette kan have enorme konsekvenser for vores forståelse af, hvad der faktisk former galaksernes udvikling."